نانوخوشه‌ی جدید برای ارتقای کارایی لایه‌های نازک در نیمه‌رساناها

محققانی از اورگان ترکیب جدیدی از فلز-هیدروکسیدِ را ساخته‌اند که دارای حجم و سرعتِ تولید بالایی است و به‌صورت بالقوه، راه را برای تولید جوهرهای سازنده‌ی ارتقا یافته هموار می‌کند. این جوهرها قابلیت‌های نیمه‌رسانا را برای به‌کارگیری در کاربردهای دارای مساحت بالا، ارتقا می‌بخشند. آنها برای ساخت نخستین نانوخوشه‌ی هیدروکسیدِ گالیوم‌ایندیومِ غیر فلزی به روش «پایین-‌بالا»، نیتروسوبنزن را با نیتروسو-باتیلامین به‌عنوان یک افزودنی، جایگزین کرده‌اند.

محققانی از اورگان ترکیب جدیدی از فلز-هیدروکسیدِ را ساخته‌اند که دارای حجم و
سرعتِ تولید بالایی است و به‌صورت بالقوه، راه را برای تولید جوهرهای سازنده‌ی
ارتقا یافته هموار می‌کند. این جوهرها قابلیت‌های نیمه‌رسانا را برای به‌کارگیری
در کاربردهای دارای مساحت بالا، ارتقا می‌بخشند. آنها برای ساخت نخستین
نانوخوشه‌ی هیدروکسیدِ گالیوم‌ایندیومِ غیر فلزی به روش «پایین-‌بالا»،
نیتروسوبنزن را با نیتروسو-باتیلامین به‌عنوان یک افزودنی، جایگزین کرده‌اند.

این ماده‌ی جانشین را زاچای منسینگر (دانشجوی دکتری آزمایشگاهِ دارن جانسون
دانشگاه اورگان) طی بررسی جامعی روی راهکارهای بالقوه شناسایی کرد. این افزودنی،
بلوره‌سازی را تسریع کرده، آن را بهینه می‌کند و بازده واکنش را تا ۹۵‌ درصد
ارتقا می‌دهد، این در حالی است که ترکیباتِ متداولِ تولیدشده در شرایط خورنده،
برای بلوره‌ شدن، اغلب نیاز به چند ماه یا چند سال زمان دارد و فرایند بلوره‌
شدن آنها بازده پایینی دارد.

جانسون، عضو موسسه‌ی علم مواد دانشگاه اورگان، در این باره گفت: «مزیت روش ما
این است که ما می‌توانیم به شکل پیش‌بینی شده‌ای، نسبت گالیوم و ایندیوم را در
سطوح اتمی برای این ساختارها در سطوح اتمی، کنترل کنیم. این امر می‌تواند به
کنترل مشابهی در ساخت لایه‌های نازک نیمه‌رسانا بینجامد. همچنین می‌توانیم این
خصوصیات را متناسب با کاربردهای خاص یا سطوح کارایی متفاوت آن، تغییر دهیم.»

وی افزود: «محققانی که در انجمن مواد حالت‌جامد کار می‌کنند، به این
نانوخوشه‌ها به‌عنوان مواد سازنده‌ی لایه‌های نازک و سایر مواد پیشرفته نگاه
می‌کنند؛ اما شما نمی‌توانید در مقادیر کافی، آنها را تولید کنید. روش ساخت ما،
تولید آنها را با مقادیر گرَم‌مقیاس ممکن می‌کند.»

پروفسور داگلاس کزلر یکی دیگر از محققان، اظهار داشت که نتایج حاصله حاکی است
که کشفی بزرگ در روش‌های تولید مایعات برای ساخت نیمه‌رساناها صورت گرفته است.
وی گفت: «ما هم‌اکنون برای بردن الکترونیک غیرآلی چاپی به سطوح بالاتری از
کارآیی، در میان دسته‌ی سودمندی از مواد روش‌های جدیدی را در اختیار داریم.»

محققان حاضر در آزمایشگاهِ جانسون در آزمایش‌های خود، گونه‌هایی از این
نانوخوشه‌های غیرفلزی‌ را در دمای پایین تولید نمودند. این نانوخوشه‌ها ۱۳ اتم
بوده و در ۱۳ چهارچوب فلزی خود، دو فلز متفاوت داشتند. از چنین نانوخوشه‌هایی
می‌توان در بلندمدت برای کاربردهای الکترونیک حالت‌ جامد، استفاده کرد.
نانوخوشه‌ی معرفی شده در مقاله‌ی محققان مذکور، هیدروکسیدِ Ga7In6 نام
گرفته‌است.

منسینگر ادامه داد: «ما از یک روش پایین-‌بالا شروع می‌کنیم. در این روش، ما
می‌توانیم این نانوخوشه‌ها را با نسبت‌های دلخواهی از مواد سازنده‌ی آن بسازیم.
با استفاده از این ترکیبِ نیتروسو، ما به بازده بالاتر و مقیاس بزرگ‌تری دست
یافته‌ایم. من چندین‌گونه از این ترکیب‌ها را آزمایش کردم تا بهترین گزینه را
انتخاب کنم.» وی گفت که این ترکیب نیتروسو در پایان واکنش، باقی‌مانده و
می‌توان آن را برای واکنش‌های بعدی، مجدداً استفاده کرد.

بنا به اظهارات جانسون، با وجود اینکه ترکیب نیتروسوی مذکور، مقادیر کافی‌ای از
نانوخوشه‌ها را برای کاربردهای بالقوه در نیمه‌رساناها، تولید می‌کند؛ این
ماده، سمی است. وی با اشاره به اینکه این روش، یک روشِ شیمی سبز نیست، گفت: «ما
در حال بررسی نحوه‌ی کارکرد این ماده هستیم و امیدواریم بتوانیم آن را با یک
عامل شیمیایی بی‌خطرتر جایگزین کنیم.»

نتایج این تحقیق در نشریه‌ی Angewandte Chemie (Applied Chemistry)
International به چاپ رسیده‌است.